大謎團(tuán)：星際旅行

■ 李卓敏

你想過什么時候人類能夠像科幻小說里描述的那么輕而易舉地到遙遠(yuǎn)的星球去旅行？你信也罷不信也罷，科學(xué)家現(xiàn)在很嚴(yán)肅地看待蟲洞、時空扭曲和太空引擎這些概念。

但要把這些幻想轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)就需要在以下三方面有所突破：推動力、速度和能量。盡管我們還不知道是否能夠?qū)崿F(xiàn)這些突破，但我們至少知道如何去尋找答案。

從某種意義上說，星際旅行已經(jīng)開始了。20世紀(jì)70年代，“先鋒10”號和“旅行者1”號啟動，飛離地球并且現(xiàn)在正飛離太陽系。但是按照現(xiàn)在的速度，探測器要到達(dá)距離我們最近的星球需要幾萬年，這比有記載的人類歷史還要長?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展能夠大大縮短這個時間，但要實(shí)現(xiàn)星際旅行，必須進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)上的突破。

第一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是推動力，具體說就是推動劑。隨著有效負(fù)荷、目的地和速度的加大、增多，推動劑需求呈指數(shù)增加。星際旅行涉及的數(shù)字都是天文數(shù)字。比如說：要想把校車大小的有效負(fù)荷用900年時間發(fā)送到最近的星球，整個宇宙現(xiàn)有的推進(jìn)劑加起來也不夠，當(dāng)然這樣估計(jì)的基礎(chǔ)是使用化學(xué)引擎。如果用核裂變火箭，情況會好些，但好不了多少，因?yàn)檫@需要10億個巨大的油罐裝載推進(jìn)劑。利用離子或反物質(zhì)推進(jìn)，情況會有極大的改觀，但即便使用離子或反物質(zhì)，其數(shù)量仍然是個天文數(shù)字。最理想的情況就是一種不需要任何推動劑的太空引擎。有一些研究人員已經(jīng)開始研究如何實(shí)現(xiàn)這種理想，在太空中尋找其他物質(zhì)來推進(jìn)，甚至設(shè)想通過改變時空本身的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，或是找到一種方法來改變重力或慣性。

第二項(xiàng)挑戰(zhàn)是速度。距離我們最近的恒星大約在42萬億千米之外，按光速計(jì)大于4光年。盡管無推進(jìn)劑的太空引擎可以極大地改進(jìn)速度，然而也有研究人員考慮回避光速極限以實(shí)現(xiàn)星際旅行。這里的回避并不是突破光速限制，而是扭曲時空本身因而形成時空上的捷徑——“蟲洞”，或移動部分時空的曲速引擎，以此回避光速限制。

曲速引擎概念好似移動的人行道，像很多機(jī)場里能夠看到的那樣。通過擴(kuò)大恒星飛船之后的時空和縮小恒星飛船之前的時空，時空的一個局部就會裹挾著飛船一起移動，飛船仍然囿于其時空范圍因而慢于光速。但是當(dāng)增加“移動人行道”效應(yīng)時，其表觀運(yùn)動則超過光速。

最后一個挑戰(zhàn)是能源。即便有太空引擎將能源直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動，仍然需要大量的能源。要制造一個4.8米寬的蟲洞，大約相當(dāng)于將土星質(zhì)量大小的東西轉(zhuǎn)化成負(fù)能量。要克服這些困難，能源生產(chǎn)方面需要一些突破。

為了探索我們是否能夠真正開始向著這些偉大目標(biāo)前進(jìn)，美國航空航天局1966年建立了突破性推進(jìn)物理項(xiàng)目，通過學(xué)術(shù)會議、研究室和互聯(lián)網(wǎng)站鼓勵合作，尋找經(jīng)費(fèi)上能夠承受的研究。

下一步就是資助一些小型的研究任務(wù)，2年之后根據(jù)取得的進(jìn)展確定這樣做是否值得。如果值得，則尋求加大支持力度；否則要等到普通科學(xué)出現(xiàn)重大進(jìn)展時才會有所發(fā)展。

為什么要為這些看似不可能的目標(biāo)自尋煩惱呢？雖然說“失敗是成功之母”，但進(jìn)步不是通過承認(rèn)失敗取得的。歷史充滿了對不可能性的征服：飛行的機(jī)器、登陸月球、開發(fā)原子能量等等。從液體燃料推進(jìn)的火箭到第一次登月花了40年，從確定放射性衰變到第一個核反應(yīng)堆只用了30年時間。

物理學(xué)繼續(xù)揭示新的可能性，這些可能性有朝一日能夠用來解決星際旅行的難題。即使我們今生或者我們孩子的有生之年不能實(shí)現(xiàn)推動力的突破，或者即使這樣的突破根本不可能，但作為一個社會，嘗試過總比不嘗試得到的要多得多。